关于PCB设计的问题

putian

关于PCB设计的问题 [复制链接]

本人最近画了2块板子，一块是数字量输入输出专用板（1号板），另一块是控制板（包含模拟量输入输出、2号板），负责控制另外一块板读取数字模拟量数据并输出结果，目前我在两块板结合的时候，采用了上下两层定位孔+螺丝的方法，数字量输入输出板在上，控制板在下。
这样就一堆问题了：（希望各位大侠不吝赐教）
1.外部输入的电压是0V~24V的，采用光耦隔离输入下面的控制板中，2号板上的信号线（0V，5V数字量）基本上宽度在8mil，间距25mil，请问如此平行走线长达20cm会不会产生互相的干扰呢？
2.考虑到外部有强电干扰，整块板我都用了贴片芯片，能帖两块板夹层里的我都放进去了，1号板顶部及2号板底部大面积覆铜，外加金属机壳，这样能否有效减少干扰呢？还是说DIP封装的抗干扰更好？（这点有些莫名其妙，感觉贴片的抗干扰好）
3.单片机电路是做在2号板顶部的，晶振部分会不会产生辐射干扰影响1号板底部及二号板周边的那些芯片呢？（毕竟面对面嘛）
4.我采用了51系列单片机，工作频率40M，到底用40M晶振好呢？还是为了减少波特率误差使用22.1184M的晶振呢？所谓的异步通信我还是有些不明白...不知道波特率会否产生误差...影响又是否巨大...
5.ST的uPSD系列单片机不知道大家用过没？其中PWM输出，特别是那个PWM4号称可以自定频率，不知能否产生10KHz，50%占空比的方波？
6.系统中我采用了铁电RAM（FM31256）它本身带事件计数器（10M速度），我接了个高速光耦（6N137）直接连外部了，现在有个比较奇怪的问题..比如有100个脉冲单片机就要做一件事，是否单片机不断得查询这个芯片，只要等于100了就做这件事，然后再清0？这样会不会损失计数呢？查询阶段有可能又有计数脉冲进入，而没处理到，可能就很麻烦...是否我直接使用单片机外部中断口P3.2这样的会更好呢？

okinto0924

请大家别见怪...工作中的第一个工程...我想用心做到力所能及的“最”完美，在此再补充个问题：
7.单片机复位无非就是低电平触发以及高电平触发，我选用的这个单片机是低电平触发复位的，请问是否更加抗干扰呢？比如外部强干扰的一靠近高电平复位有效的芯片就会自动复位，而低电平复位有效的可以避免？

qyan332713590

mooddog

1.外部输入的电压是0V~24V的，采用光耦隔离输入下面的控制板中，2号板上的信号线（0V，5V数字量）基本上宽度在8mil，间距25mil，请问如此平行走线长达20cm会不会产生互相的干扰呢？
-->这些信号的变动频率最小多少？最大多少？不是同一组信号的（比如总线就属于同一组），尽量避免走平行线。每两根线之间尽量用GND隔离，要求是在走线的同时加入隔离GND，而不是等最后铺地的操作。

2.考虑到外部有强电干扰，整块板我都用了贴片芯片，能帖两块板夹层里的我都放进去了，1号板顶部及2号板底部大面积覆铜，外加金属机壳，这样能否有效减少干扰呢？还是说DIP封装的抗干扰更好？（这点有些莫名其妙，感觉贴片的抗干扰好）
-->一般说来，同一颗芯片，DIP的抗干扰比贴片的稍好，这是封装工艺造成的。你的处理很不错，金属机壳注意良好的接地就行。

3.单片机电路是做在2号板顶部的，晶振部分会不会产生辐射干扰影响1号板底部及二号板周边的那些芯片呢？（毕竟面对面嘛）
-->晶振的辐射很小，因为其振幅很小，再加上你板上做的屏蔽壳，就不用担心了。而且，1号板上是数字信号量，会被干扰的可能性很小。2号板周边的器件有哪些？只要不是射频相关的组件，受晶振影响的可能性都很小。

4.我采用了51系列单片机，工作频率40M，到底用40M晶振好呢？还是为了减少波特率误差使用22.1184M的晶振呢？所谓的异步通信我还是有些不明白...不知道波特率会否产生误差...影响又是否巨大...
-->单片机的spec文档中应该有对应的波特率计算公式，也该有误差率计算公式，或者更详细的直接给出不同晶振频率下，波特率的寄存器配置及其误差。只要在3%以内的，都可以考虑使用。
异步通信就是没有同步时钟，双方定义好统一的速率（波特率），然后靠各自自己的时钟产生采样频率，进行各点的采样。误差过大的话，肯定会造成乱码误码，所以选择时要先计算清楚。

5.ST的uPSD系列单片机不知道大家用过没？其中PWM输出，特别是那个PWM4号称可以自定频率，不知能否产生10KHz，50%占空比的方波？
-->ST的51兼容单片机及衍生的“单指令周期”的51兼容单片机都用过，不过uPSD指的什么就不清楚了。PWM是硬件控制，必然有其计算公式，得有spec的说明才行。只从频率上看，是可以产生10KHz,50%占空比的方波的。

6.系统中我采用了铁电RAM（FM31256）它本身带事件计数器（10M速度），我接了个高速光耦（6N137）直接连外部了，现在有个比较奇怪的问题..比如有100个脉冲单片机就要做一件事，是否单片机不断得查询这个芯片，只要等于100了就做这件事，然后再清0？这样会不会损失计数呢？查询阶段有可能又有计数脉冲进入，而没处理到，可能就很麻烦...是否我直接使用单片机外部中断口P3.2这样的会更好呢？
-->如果直接读铁电获取计数值，那么就得看外部脉冲的速度来决定了，如果单片机（读值+判断+写RAM清计数值0）这组动作需要的时间超过了一次外部脉冲的时间，那么就不可这样用，肯定会有丢计数的情况发生。如果一组操作动作小于一次外部脉冲时间，那么可以使用。
既然单片机的外部中断口仍然空着，那就用单片机自己的，更容易控制一些，响应速度也好的多。

bupt042761

楼主考虑的很全面，如果系统里没有高频器件，干扰问题不大。

liuyuanlei

我再加一句,再铺地时记得多加些过孔,这个对于模拟数字相结合的情况很重要,有的板子看上去大面积接地,实际出来如果不注意,会让模拟量漂移2个字(10bitA/D)以上,说白了就是降低地线的电位差,我这确实实验过他们的区别;我用AVR单片机,目前比较好的是atmega1280,用起来很爽啊.

jim_gao

非常感谢shuiyan的详细解答及liangchsh的建议，我先以这稿试试看结果如何~~哎..刚出校门的学生没经验...

a8190182

此外还有小问题...数字输入输出板上信号流动频率可以说很低...10ms输入一次数据同时输出一次数据，这样的话倘若8根并行数据线走成相互平行(宽度8mil，间距25mil,长度15cm)的话是否会有影响输入输出甚至导致0变为1这样的干扰呢？

ray23

别太担心,一般对于频率高的数据线,可以增加串连阻尼电阻(20-100)来降低高频震荡,还可以考虑两边增加上拉电阻,下拉电阻来辅助驱动,不过首次做这么细心应该说已经很不错了.对于一般情况均不需要.实在很担心还可以用多层板,增加地线层,应该说一定没什么问题了.